Serbest elektron lazeri veya FEL, çok parlak bir ışık demeti üreten bir lazerdir. Temelde süper bir el feneridir. Yüksek güce ulaşabilen tutarlı elektromanyetik radyasyondan oluşan bir ışın yaymak gibi geleneksel lazerlerle aynı optik özellikleri paylaşır. FEL, ışını oluşturmak için geleneksel bir lazerin çalışma prensiplerinden çok farklı çalışma prensipleri kullanmıştır. Elektronların atomlara bağlıyken uyarıldığı diyot lazerler gibi gaz, sıvı veya katı hal lazerlerinin aksine, FEL'ler manyetik bir yapı içinde serbestçe hareket eden, dolayısıyla serbest elektron terimiyle ifade edilen, ışıma ortamı olarak göreceli bir elektron ışını kullanır. Serbest elektron lazeri, herhangi bir lazer türünün en geniş frekans aralığına sahiptir ve şu anda mikrodalgalardan terahertz radyasyonuna ve kızılötesine, görünür spektruma, ultraviyole ve X-ışınlarına kadar değişen dalga boyunda geniş ölçüde ayarlanabilir.
Serbest elektron lazerleri John Madey tarafından 1976 yılında Stanford Üniversitesi'nde icat edilmiştir. Çalışma, 1953 yılında Stanford'da ilk undülatörü yapan Hans Motz ve meslektaşları tarafından serbest elektron lazerinin kalbinde yer alan wiggler manyetik konfigürasyonunu kullanarak yapılan araştırmalara dayanmaktadır. Madey, bir sinyali yükseltmek için 24 MeV'lik bir elektron ışını ve 5 m uzunluğunda bir wiggler kullanmıştır. Kısa süre sonra, hızlandırıcıları olan diğer laboratuvarlar da bu tür lazerler geliştirmeye başladı.
Serbest elektron lazerleri çalışırken çok fazla elektrik kullanır. Bilim insanları, bu lazerlerin çalışması için gereken enerjiyi azaltmak amacıyla, lazeri harekete geçiren yüksek enerjili elektron ışınını geri dönüştürmek için bir enerji geri kazanımlı doğrusal hızlandırıcı kullanmaktadır.
